Foliendach Boca Raton Resort Club, Florida USA

Palmen aus Stahl

Aus dem vorhandenen Innenhof des Boca Raton Hotels in Florida wurde das Hotel durch ein neues Membrandach um ein Restaurant erweitert. Der ehemalige Innenhof besteht aus einer Stahlkonstruktion in der Form eines Palmenwaldes, die rasterförmig angeordnet sind.

Die Stabilisierung des Daches an die vorhandenen Gebäude wurde als Los- und Festlager ausgebildet. Als Baumstamm wurde ein Stahlrohr verwendet, die daran anschließenden Äste wurden als Blechkonstruktion ausgeführt und dienen zur Befestigung des Membrandaches mittels Klemmleisten. Die zwischen den Ästen angeordneten Zweige aus Rechteckrohren sind aus architektonischen Gründen verwendet worden.

Ein Supervisor wurde für die Montagezeit durch unser Haus zur Verfügung gestellt.
Nachfolgend erfolgt ein Auszug aus der Veröffentlichung Structure als Übersetzung (Englisch- Deutsch):
Boca Raton in Florida ist eine spektakuläre Stadt. Sie befindet sich an der östlichen Küste von Südflorida und ist eine Heimat der mediterranen und spanischen Architektur. Zentral im Zentrum der Gemeinde liegt der Boca Raton Resort und Club (BRRC). Gegründet vor über 80 Jahren von dem Visionär Addison Mizner ist das 350 Morgen große „rosafarbene Resort“ ein prominentes Wahrzeichen mit einem Hotelturm, der eines der höchsten Bauwerke im Umkreis ist. Der ursprüngliche Name des Hotels war bis zu seiner Umbenennung Cloister Inn. Das Hotel wuchs und wurde über die Jahre modernisiert bis es den Status als „Ikone der Eleganz“ erhielt. Kürzlich führte das Resort eine anspruchsvolle Renovierung durch - aus dem Hotelinnenhof wurde der Palmenwald geschaffen. Als wesentlicher Bereich für die Morgen-, Mittags- und Abendaktivitäten wurde der Palmenwald, als wichtiges Verbindungsglied für das Resort, angelegt. Als wir als erstes an der Baustelle ankamen, wurden wir in ein komplexes System aus Original erhaltenen Gebäuden mit neuen modernen Veränderungen eingeführt, das eine funktionale Mischung aus primären und sekundären Tragsystemen bildet. Um den Resortablauf zu garantieren, können die Betriebsabläufe nur minimale Ausfallzeiten während der Planung, der Untersuchungen, des Abbruchs und des Neubaus für den geplanten Umbau verkraften. Wir fanden eine freie Fläche für den Palmenwald, die mit einer abgehängten Decke überdeckt war. Der Architekt des Büros von Thierry W. Despont wollte mehr Lichteinfluss und einen größeren zentralen Mittelpunkt schaffen. Das Planungsteam nutzte dies zur Möglichkeit einiger radikaler Veränderungen und zur Umsetzung einiger kreativer Ideen.

Der Palmenwald ist an drei Seiten von dem vorhandenen Hotel umgeben, von denen auch ein Zugang zum Innenhof besteht. Die vierte Seite, die östliche Seite, ist nur einige Meter vom Boca Raton See entfernt, welcher einen der wenigen Zugänge, entlang der Wasserstraße, zum Atlantischen Ozean hat. Die östliche Seite des Palmenwaldes war eine Originalaußenwand und wurde in die Modernisierung integriert. Entlang der Gebäudegeometrie ergaben sich zusätzliche Herausforderungen durch einen hohen Grundwasserspiegel und sandigen Boden (beide berüchtigt in der Wasserstraße). Viele Veränderungen, die über die Jahre am Resort erfolgten, wurden berücksichtigt. Das Team fand heraus, dass der Palmenwald wahrscheinlich der sechste oder siebte große Umbau seit der Gründung des Hotels war. Die Entwicklung der Geometrie hing von dem Design einer effizienten starken Unterstützung mit einer leichten, flexiblen Membrandachstruktur ab. Das Designteam berücksichtigte viele Optionen an Baumaterialien wie konventionellen rostfreien Stahl, Beton, Holz und Glas zu mehr unkonventionellen Baustoffen wie Titan, Aluminium, FRP und ETFE- Systeme. Auch Gewichte, Stärken, Deformationsmerkmale, wie Brandschutzeinschätzung, Flexibilität des Baues, Montagequalität und Langlebigkeit wurden berücksichtigt. Das Membrandach benötigt alle sekundären Systeme für eine ordentliche Funktionalität; die zur aktiven Unterstützung des Systems in der Hauptstruktur beitragen. Die frühe Beratung von Fachplanern führte zu der Entwicklung von Haupt- und Nebenabwassersystemen, Sprenglern, Brandschutzbeschichtung und der Luftversorgung, Beleuchtung, Tonsysteme und Rückführungssysteme. Diese Systeme wurden im Haupttragsystem (Baumstamm) integriert. Eine offensichtliche Herausforderung war die vorgeschlagene organische Geometrie des Trag- und Membrandachsystems. Die frühe Leitung des Architekten setzte bei allen aufgezeichneten Oberflächen des Projektes einen Standard im AISC AESS+ Modell mit bestimmten Radien und Materialien sowie Details voraus. Um beides zu kombinieren war die Umsetzung in einem 3 D Model notwendig. Dieses Modell ist die Basis zur Ableitung der Konstruktionszeichnungen und der Werkstattfertigung.

Während der Planung einer Aststruktur, die zur Aufnahme des Daches dient wurde ein 3-D-Modell entwickelt. Ein auf ungleichmäßiges rationales B-Profil (oder NURBS) basierendes Modell wurde während der Planung und Herstellung kontinuierlich verwendet. Aus einigen Konzeptideen und Entwürfen wurde ein 3-D Umfeld zur Bereitstellung und zur Verwirklichung des gesamten Designs entwickelt. Zunächst wurde das NURBS-Modell um geometrische Informationen für die Statik auf die Anschlussdetails verwendet und 2-D Zeichnungen wurden abgeleitet. Das Modell wurde verwendet zur Erzeugung der 2 D Ableitungen zur Koordination, Projektfreigaben, Pressepräsentationen, einer frühen Materialbestellung und um MACC (voraussehbare maximale Baukosten) für das Projekt aufzustellen. Als Verbesserung, wurde das NURBS-Modell erweitert, weiterentwickelt mit vielen Varianten, Optionen, Ideen und anderen Informationen hinzugefügt und koordiniert. Ein genaues Modell wurde gefertigt und wurde verwendet als Basis für das endgültige statische System. Die Koordination und die Konfliktlösung für das interne Leitsystem und letztendlich das direkte Einsteckelement für die NC-Steuerung-Fertigungshardware für die Trag- und Blattelemente. Letztendlich wurde das Grunddrahtmodell und die ersten Geometrieveränderungen in dem NURBS Umfeld dargestellt. Die Design-Iteration begann mit den Trägern im Grundzustand. Nach den ersten Berechnungen und der Koordination der Geometrie wurden vom Designteam weitere Träger eingebaut.

Beginnend mit den vordimensionierten Profilgrößen und Schwerkraftschätzungen wurden die Trägerbedingungen und die Geometrie des Blattkonzeptes verbessert - der Bäume nehmen jetzt Gestalt an. Um zur Stahlkonstruktion zu kommen (der Baum), wird das Blattsystem weiterhin verbessert. Eine Vielzahl von Eigenschaften wurde berücksichtigt für die Blattauswahl. Die Ästhetik der Lichtqualität und der räumlichen Tiefe wurden ebenso wie die strukturellen Eigenschaften von Beanspruchbarkeit und Belastung für jede Variante diskutiert. Zusätzliche Optionen beinhalten variable Lichtundurchlässigkeit, Farbenverfügbarkeit und Musterung sowie die Möglichkeit zur Wärmegewinnung. Nachdem alle Optionen berücksichtigt wurden, entschied sich das Team für eine ETFE- Membranfolie, die als Membrandach für den Palmenhof dienen soll. Wegen der komplexen Oberfläche der Blätter wurde die Belastung der Wasserbildung mit dem theoretischen Maximum für beides, Einzelbaum und Waldaufbau (Vielzahl an Baumverbindungen), ermittelt. Trägerbedingung für primäre und sekundäre Drainageausfälle wurde für den Einzelbaumaufbau und für eine Vielzahl von Bäumen geschätzt. Die Temperaturbelastung wurde ebenfalls berücksichtigt für beide Baumaufbauten, dies war sehr wichtig wegen der Belastungsbeschränkung, die auf der umgebenden Struktur des Resorts beruht und der Materialbeanspruchung über die Verzweigung. Ebenfalls der Aufbau der Einzelbäume und des Waldes hatte einzigartige Belastungsbetrachtungen aufgrund seiner Variationen in den Bedingungen für die Begrenzung und Tragdauer.

In Antwort auf einige verbesserte Träger und Baueinzelheiten wurden Schlüsselgebiete geschaffen. Die Hauptträgerzweige sind jetzt geschaffen. Zusätzliche Belastungen von ETFE –Faktoren hatten auch auf das endgültige Zweigdesign Einfluss. Das Membrandach wurde mittels Klemmleiste auf den Zweigen befestigt. Das Schmetterling-Design wurde für die ansteigende Belastung und die sich daraus ergebenden Auflagerkräfte für die Membranfolie umgebaut. Membranträger über das Dach hatten auch Einfluss auf die Verbindungen der Bäume. Zusätzlich wurden die Verbindungen zwischen dem gesamten Wald und der bestehenden Struktur des Resorts aus Gleit – und Festlagern angepasst, die sich aus Bewegung der Temperatur und dem Seitenwind direkt vom Wasser her ergeben. Als die Statik abgeschlossen war wurden einige ingenieurmäßige Möglichkeiten in Augenschein genommen.

Die Auswahl eines Stahlbauunternehmens für die Fertigung der Bäume führte das Team nach Europa. Das gesamte Designpacket wurde dann umgebaut auf die metrischen Dimensionen, um Unterschiede aufgrund von Materialstärken, Materialverfügbarkeit und Abstufungen im technischen Aufbau anzupassen.Große Vorteile wurden durch die Wahl des deutschen Stahlbauunternehmens erzielt. Ein in Normalgröße, voll funktionsfähiges Modell wurde gefertigt und aufgebaut um die Montage und Detaillierung des Fertigungsunternehmen zu testen. Das Modell soll zusätzlich auch als ständiger Prüfstand für die ETFE Oberflächenoptionen und für die Folienanbauteile dienen. Sekundäre Gewinne durch die Modellherstellung führen zu einer Verbesserung des Fertigungsablaufes. In einem kontrollierten Umfeld wurde die Vormontage vorgenommen. Die Konstruktion wurde gerichtet, nummeriert und dann zur Verschiffung als maßgefertigte Einheit bereitgestellt. Danach wurde mit der ersten Verschiffung von Bremen nach Miami begonnen, die aus allen Oberteilen der Stahlbäume bestand.

Container, die über den Atlantik Bäume und Zweige transportieren, an der Küste entlang zum Boca Raton See, direkt zur Rückseite des Resorts. Die ersten drei Stahlbäume kamen zusammen an, sie waren montiert, wurden angehoben und aufgestellt innerhalb einiger Tage. Einige Lektionen wurden gelehrt, aber die Bemühungen des Prototyps ließen es zu, jeden Baum nachzubilden, zu verbinden und mit wenigen Bemühungen und wenig Zeit anzupassen. Die ETFE-Folie kam an und wurde schnell verlegt. Die endgültigen Verbindungen an die vorhandenen Gebäude wurden gefertigt und montiert. Der Hof wurde freigegeben und es entstand eine klimatisierte Zone für das spätere Restaurant. Mit einem kompletten funktionsfähigen Resort, einem Arbeitsplatz, einer Vielzahl von Aktivitäten, die Equipment und Platz benötigen, war der Wald „gepflanzt“, angepasst, umhüllt, angestrichen und eingedeckt – alle Bodenbeläge und Funktionssysteme des Ressorts wurden aufgebaut.

Im Frühling durch den Ressortchef eröffnet, war die Begrüßung außergewöhnlich – Leute kamen in das Gebäude und brachten schnell Begeisterung auf für die Umgebung, die Aussichten und das Licht von oben. Es war eine Zeit, über die sich die Design-, Konstruktions- und Management-Teams freuten – denn es war nicht enttäuschend. Der Palmenhof ist ein Ort innerhalb eines Ortes, ein großartiges Beispiel eines biologischen Designs und eine erfolgreiche Vereinung von beiden „Form und Funktion“.
Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. MBA Simone Fabek

Projektdaten
Stahlkonstruktion
ca. 130 Tonnen
Membrandach
ca. 190 m²
Bauherr
Blackstone/ Boca Raton Resort and Club
Kunde
VectorFoiltec
Architekt
Thierry W. Despont
Statiker
KPFF Consulting Engineers